氯胺消毒的应用

1氯胺消毒的应用一、氯消毒1、氯消毒原理氯容易溶解于水，当氯溶解在清水中时，发生下列反应：Cl2+H2O=HOCl+HCl次氯酸HOCl部分离解为氢离子和次氯酸根：HOCl=H++OCl－HOCl与OCl—的相对比例取决于温度和pH值。2．余氯形态与消毒效果氯消毒作用的机理：一般认为主要通过次氯酸HOCl起作用。HOCl为很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当HOCl分子到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。OCl—虽亦具有杀菌能力，但是带有负电，难于接近带负电的细菌表面，杀菌能力比HOCI差得多。生产实践表明，pH值越低则消毒作用越强，证明HOCl是消毒的主要因素。因此，不同的余氯形态，消毒效果有较大的不同。HOCl形态生成的比例受pH值的影响，pH在2~7时，HOCl比例较大，消毒效果较好。23.加氯点的选择水厂消毒一般在清水池中进行，通常，氯投加在过滤之后，清水池前（滤后加氯）。当原水水质较差或为抑制沉淀池和滤池中藻类生长，在加混凝剂时同时加氯，以氧化水中的有机物（滤前氯化或预氯化）。当管网很长，管网末梢的余氯难以保证时，需要在管网中途补充加氯，这样既能保证管网末梢的余氯，又不致使水厂附近管网中的余氯过高。中途加氯的位置一般都设在增压泵站或水库泵站内。4、影响加氯效果的因素加氯工艺对水厂来说，是最重要的管理工作之一，影响的因素很多。1）水源的影响。由于不同水源地的水质状况不同，加氯时原水耗氯量不尽相同，即使同一水源，不同取水口的氯耗有时亦会有较大的差别。2）季节变化的影响。不同季节水中有机质含量不同，导致氯耗不同，3）水源水质的影响。①氨的影响。在水中有氨氮时，由于氯和氯会反应，使加氯量难以控制。②有机物的影响。饮3用水中有机物含量通常以耗氧量（CODMn）或总有机碳TOC来表示，当耗氧量较大时，氯耗明显提高。③亚硝酸盐的影响。水中亚硝酸盐含量较高时，会消耗大量氯。4）余氯衰变的影响。（1）余氯在生产过程中的衰变。在生产过程中，余氯衰变受原水中浑浊度、耗氧量、氨氮、亚硝酸盐等水质因素的影响，同时受温度、流速、滤池，清水池等环境设施的影响。（2）余氯在输送过程中的衰变。自来水出厂后，在输送过程中余氯逐步减小，余氯衰变受温度、氨氮含量、管道直径、管道材质、管路远近、滞留时间等因素的影响。5、氯消毒的缺点消毒的作用是保证杀灭水中的细菌和病毒，保证饮用水安全，而氯化消毒剂自身却有一定缺点：（1）易挥发、不稳定、维持时间短。氯化消毒的持续时间短是氯化消毒剂自身最明显的缺点.当出厂水余氯量控制在0.3mg/L，在4h之后，给水管网中就很难检测出余氯，管网末端的余氯量一般在0.05mg/L之下，不能满足要求；水在清水池中停留较长时间后，水中的余氯容易挥发和分解，影响消毒效果。（2）受原水水质的影响较大，当氯化消毒剂与水发生反应生成次氯酸的同时还伴有酸或碱的生成.因此，次氯酸的生成量要受pH的影响.4（3）容易产生卤代烃等致癌物质。液氯在进行消毒的同时，会有部分游离氯与多种有机物发生氯化反应，生成三氯甲烷等致癌物质。二、折点加氯及其应用1.加氯量和余氯量水中加氯量，包括两部分，即需氯量和余氯。需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消耗的部分。余氯量是指为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持的剩余氯。2、余氯与加氯量的关系1）当源水不含氨氮时，加氯量和余氯的关系是一条直线。此时水中的余氯为游离性余氯（简称游离氯）。52）当原水中有氨氮时，加氯量和余氯的关系是一条折线。（1）AO段表示水中的杂质将加入的氯消耗完，这时余氯为零，虽然也能杀死一些细菌，但是消毒效果不可靠。（2）AB段表示继续加氯后，氯与氨发生反应，主要生成有一定消毒效果的一氯胺，这时的余氯称为化合性余氯。此时随着加氯量的增加，化合氯成比例增加，水中氨氮逐渐减少，当加氯量达到B点（通常称为峰点）时，水中的氨氮降至最低，化合性余氯升至最高。（3）BC段表示继续增加加氯量，使水中的化合性余氯被氧化分解成一些不起消毒作用的物质，这时随着加氯量的增加，余氯反而会减少，最后到达最低点C点（通常称为折点）。6（4）CD段表示随着加氯量的增加，水中已经没有消耗氯的杂质，此时的余氯转为游离氯，同时游离氯随加氯量的增加成比例增加，处于该阶段的消毒效果最好。由此可见，水中含有氨氮时，加氯量－余氯曲线是一条折线，其中，当加氯量处于A—B—C范围内，水中的余氯为化合余氯（AB和BC段），加氯量大于C点后，水中的余氯为游离余氯（CD段）。因此，在图中Q1、Q2、Q3三点纵坐标即余氯含量一样的情况下，选择横坐标值最小的加氯点进行加氯的方法就是折点加氯。3加氯量的计算当原水的PH值在7左右时，化合氯成分以一氯胺为主。假设水中杂质的耗氯量为a（mg/L），即曲线OA段的耗氯量为a（mg/L），水中余氯控制值为d（mg/L）。1）水中没有杂质、没有氨氮时，氯气与游离氯或者次氯酸钠与游离氯有一个转换比例关系，表示为：（1）1.33ppm的氯气加入无氨氮的水中，产生1ppm的游离氯；（2）1.40ppm的次氯酸钠加入无氨氮的水中，产生1ppm的游离氯。72）水中含有b（mg/L）的氨氮，采用折点加氯法时：（1）当加氯点被控制在AB段时：氨氮含量b与化合性余氯d的比例关系为：氯气：b：d≈1：3即当水中氨氮为1ppm时，最高能产生3ppm的化合性余氯；（次氯酸钠与之相同）氨氮含量b与加氯量x的比例关系为：氯气：b：x=1：4.2即1ppm氨氮，产生最大化合性余氯需要的加氯量为4.2ppm，次氯酸钠：b：x=1：4.4，可以近似认为与加氯气相同。（不考虑先期与水中杂质反应消耗的氯，因为这部分的耗氯量随着原水水质的变化而变化），假定水中氨氮为1ppm，先期与水中杂质反应消耗的氯为a，则要将化合性余氯控制在最高点即B点，需要的总加氯量为：（a+4.2）ppm。（1ppm≈1kg/1000t水），也就是说1ppm的氨氮，在加氯量小于（a+4.2）ppm时，都能产生化合性余氯，同时随着加氯量的增加，余氯增加，但是不得超过（a+4.2）ppm。（2）当加氯点被控制在BC段时：若要使水中的化合性余氯将至最低点B，氨氮b与加氯量x的比例关系为：8b：x=1：7.3，也就是说，在不考虑先期与水中杂质反应消耗的氯的情况下，当1ppm氨氮对应消耗7.3ppm的氯气时（若加次氯酸钠，则对应消耗为6.6ppm），水中的化合性余氯达到最低点，即C点。假定水中氨氮为1ppm，先期与水中杂质反应消耗的氯为a，则化合性余氯控制在最低点，需要的总加氯量为：氯气：（a+7.3）ppm，结合前面的加氯关系，当加氯量控制在（a+4.2）ppm~（a+7.3）ppm时，余氯与加氯量成反比例关系，即加氯量越大，余氯越低；次氯酸钠：（a+6.6）ppm，结合前面的加氯关系，当加氯量控制在（a+4.4）ppm~（a+6.6）ppm时，余氯与加氯量成反比例关系，即加氯量越大，余氯越低。（3）当加氯点被控制在CD段时：氯气加氯量x＞〔a+7.3d（氨氮）〕ppm或者次氯酸钠加氯量x＞〔a+6.6d（氨氮）〕ppm时，水中的游离性余氯随加氯量的上升而上升，其关系为：氯气：加氯量x≈1.33d（氨氮）（ppm）次氯酸钠：加氯量x≈1.40d（氨氮）（ppm）由上可知，加氯量的大小与水中的杂质含量、氨氮含量、余氯的控制目标值和所选择的加氯点有关。4.折点加氯时，加氯点的选择9当需要进行化合氯消毒时，一般将余氯控制在AB段，这时加氯量为：氯气：a～（a+4.2）ppm；次氯酸钠：a～（a+4.4）ppm。需要指出的是，折点加氯时采取上述化合氯消毒的加氯法是有条件的：（1）氨氮的含量必须满足条件：b≧0.33d（mg/L）。为保证加氯点能被控制在AB段，水中氨氮的含量必须满足条件：b≧0.33d（mg/L）。例如，当余氯控制值d=1.0mg/L时，水中氨氮的含量必须满足条件：b≧0.33mg/L，否则余氯将无法达到控制值1.0mg/L。（2）要保证化合余氯能够达到消毒的效果，消毒时间在两小时以上。4.折点加氯的应用案例1：选取2011年6月3日惠南水厂加氨实例（一）加氨量控制：1）稀释比例：按照原液和水之比为1：1稀释。2）加氨比例：根据计算，稀释后每提高0.1ppm氨氮，需每万吨水中加20L硫酸铵。103）水中氨氮控制：根据当天原水水量11000t/h，原水氨氮0.2ppm，加氨量为184L/h，则实际折算下来每万吨水中投加167L/h，再根据稀释后每提高0.1ppm氨氮，需每万吨水中加20L硫酸铵的关系，实际增加水中氨氮0.84ppm，加上原水氨氮，总的水中氨氮为1.0ppm左右。（二）加氯量控制控制前加氯量为5ppm左右（即5kg/1000t），关闭后加氯。（三）测得总氯和氨氮数据如下：项目沉淀池（南）滤池（南）新沉淀池（南）滤池（北）出厂水总氯ppm2.82.52.42.52.5氨氮ppm0.460.380.540.510.41（国标规定出厂水氨氮≤0.5ppm）（四）小结：1）当原水水质较好，氨氮较低时，通过加氨，提高水中的氨氮，改变消毒方式，可以到稳定余氯的目的。从滤后水到出厂水，其总氯变化不大，说明化合氯的消耗速度明显小于游离氯。2）根据水中的氨氮值和加氯量，结合出厂水水质，大致判断氨氮和加氯量的比值为1：5左右较为合适，基本与理11论数据接近。3）需要说明的是，由于大治河径流量较小，水质变化较大，有时会出现氨氮突然升高的情况，这就需要对氨氮进行连续检测（特别是生化池出水），以确保水中的余氯及出厂水氨氮指标。案例2：选取2011年6月3日航头水厂加氨实例（一）加氨量控制：1）稀释比例：按照原液和水之比为1：1稀释。2）水中氨氮控制：根据当天原水水量10000t/h，原水氨氮0.3ppm，加氨量为100L/h，根据稀释后每提高0.1ppm氨氮，需每万吨水中加20L硫酸铵的关系，实际增加水中氨氮0.5ppm，加上原水氨氮，总的水中氨氮为0.8ppm左右。（二）加氯量控制加氯量为10ppm左右（即10kg/1000t）。（三）测得总氯和氨氮数据如下：项目原水出厂水总氯ppm/1.1氨氮ppm0.30.07（四）小结：1、根据原水氨氮量0.8ppm，加氯量10ppm，推算出氨氮和加氯量比例为1：12。当氨氮和氯的比例控制在1：4-1：129之内时，总氯随着加氯量的增加而增加即成正比例关系，但是当氨氮和氯的比例大于1：10时，总氯会随加氯量增加而降低即成反比例关系，显然航头水厂的加氯量已经过头。2、当氨氮和氯的比例控制在1：4-1：9之内时：（1）如果出现总氯过高的情况，可以降低加氯量；（2）如果出现总氯过低的情况，可以提高加氯量，但是当氨氮和氯的比例超出1：9的范围，则需要提高加氨量，同时降低加氯量，使氨氮和氯的比例落在1：4-1：9范围；（3）如果出现氨氮过高的情况，若总氯不太高，则可以提高加氯量；若总氯不允许提高，则降低加氨量。3、6月3日下午14：00左右，航头水厂调整加氨和加氯，将加氨量调整为180L/h，即提高氨氮0.9ppm，使得原水总氨氮达到1.2左右，同时减少加氯量至5ppm，到19：00左右总氯出现上升，说明此次调整取得了效果。近年来，由于水质的污染日益严重，源水中总是或多或少含有一定的氨氮，因此，当源水氨氮的含量大于0.5mg/L时，可以使用折点加氯法。下面介绍一下如何根据加氯量和余氯量来判断处于折点前后位置的方法。折点加氯时，Q3点的游离加氯量可达到Q1点化合加氯量的2—3倍，用化合余氯消毒法取代游离余氯消毒法时，应先将加氯量减少一半，甚至更多（可根据以往的经验确13定），然后按下列步骤对加氯点的位置进行确认和进一步调整：（1）检测到一个稳定的化合性余氯值d1，并作好记录；（2）进一步适当减少加氯量，待余氯值稳定后检测到另一个化合性余氯值d2，并比较上述两次的检测结果。（3）若d1d2，则加氯点在曲线的AB段，此时只要微调加氯量，将余氯控